Cấu tạo, nguyên lý làm việc, quy trình bảo dưỡng máy bơm khoan YHБ – 600 trong khoan dầu khí

Đồ án tốt nghiệp
LI NểI U
Ngy nay, ngnh cụng nghip du khớ ang l mt ngnh cụng nghip mi
nhn trong cụng cuc cụng nghip hoỏ, hin ai hoỏ t nc. Tp on Du Khớ
Vit Nam ngy cng phỏt trin khụng ch trong nc m cũn vn xa ti th trng
quc t trong cụng tỏc thm dũ khai thỏc du khớ.
Trong cụng tỏc khoan ging, quỏ trỡnh vn chuyn mựn khoan lờn b mt l
mt quỏ trỡnh k thut c bn khi khoan. Trong khoan du khớ, ta s dng mỏy bm
bm dung dch khoan khoan xung ging, a mựn khoan lờn mt t v thc
hin cỏc chc nng khỏc. õy l t hp khụng th thiu trong mi t hp thit b
khoan.
Nhn thy tm quan trng ca mỏy bm dung dch khoan trong cụng tỏc
khoan cỏc ging khoan du khớ. Sau mt thi gian thc tp sn xut v thc tp tt
nghip ti cỏc xớ nghip ca cỏc XNLD Du Khớ Vietsovpetro, tụi ó la chn ti:
Cu to, nguyờn lý lm vic, quy trỡnh bo dng mỏy bm khoan YH 600
trong khoan du khớ. Chuyờn :Nõng cao hiu sut lm vic v hiu qu s
dng ca mỏy bm YH 600.
ti i sõu tỡm hiu cỏc dng mũn hng ca cỏc chi tit t ú a ra bin
phỏp nõng cao hiu sut lm vic v hiu qu s dng ca mỏy bm khoan YH
600.
Kt cu ỏn gm 4 chng:
Chng 1: Tng quan v mỏy bm khoan bm piston
Chng 2: Cu to v nguyờn lý lm vic ca mỏy bm khoan piston YH-600
Chng 3: Nõng cao hiu sut lm vic ca mỏy bm YH-600
Chng 4: Cỏc bin phỏp nõng cao hiu qu s dng ca mỏy bm YH-600
ỏn hon thnh di s hng dn tn tỡnh ca: TS Nguyn Th Vinh.
Do kin thc cũn hn ch, thi gian tỡm hiu thc t cha nhiu nờn ti
khụng trỏnh khi nhng thiu sút. Em rt mong nhn c nhng ý kin úng gúp
ca cỏc thy giỏo v cỏc bn ng nghip.
Em xin chõn thnh cm n
Sinh viên: Bùi Ngọc Quyền 1 Lớp: Thiết bị dầu khí K50

Đồ án tốt nghiệp
CHNG 1
TNG QUAN V MY BM KHOAN - BM PISTON
1.1. Tng quan v mỏy bm khoan trong cụng nghip du khớ
Trong cụng tỏc khoan khai thỏc v khoan thm dũ mỏy bm dung dch khoan
l b phn khụng th tỏch ri v cng nh khụng th thiu c. Mỏy bm khoan cú
nhim v quan trng trong quỏ trỡnh thi cụng ging khoan. Trong quỏ trỡnh thi cụng
ging khoan, choũng khoan phỏ hu t ỏ ỏy ging khoan, mựn khoan ny phi
c a lờn b mt nh mt loi nc ra gi l dung dch khoan. thc hin quỏ
trỡnh trờn, chỳng ta phi s dng mt loi thit b trong ú mỏy bm khoan úng vai
trũ quan trng nht. Mỏy bm khoan cú cụng dng bm cht lng xung xung ging
khoan lm mỏt, lm sch choũng khoan, lm sch ỏy ging khoan a mựn t
ỏy ging khoan lờn v c bit quan trng l giỳp cho quỏ trỡnh khoan c d dng.
thc hin bm dung dch khoan xung ỏy ging khoan, mỏy bm khoan
thng s dng l mỏy bm piston. Mỏy bm piston cú nhng u vit riờng m cỏc
mỏy bm khỏc khụng cú c, v c s dng rng rói trong khoan du khớ:
- Cú th bm cỏc dung dch cú trng lng riờng khỏc nhau;
- Cú th bm c vi ỏp sut ln;
- p sut v lu lng khụng ph thuc vo nhau. õy l yu t quan trng
ỏp ng trong v yờu cu v cụng ngh khoan;
- Cu to n gin, d thay th, d sa cha v bo dng;
- bn cao v d vn chuyn.
1.2. H tun hon dung dch v v trớ ca mỏy bm trong t hp thit b khoan
* Vic s dng dung dch tun hon liờn tc trong ging khoan l mt tin b
ỏng k. Cỏc thụng s khoan rt a dng trong vic s dng v úng vai trũ ht sc
quan trng. Hiu nng ca dung dch khoan ó cú tin trin rt nhiu nh tin b k
thut v tớnh cht hoỏ lớ ca dung dch. Chớnh vỡ th h tun hon ca dung dch trong
cụng tỏc khoan cú ý ngha quan trng c bit v ỏp ng c cỏc giai on, quỏ
trỡnh s dng trong nhng iu kin khỏc nhau cng nh trong vic cu cha s c.
Chc nng c bn ca dung dch khoan bao gm:

Nõng mựn khoan
Vic tun hon dung dch khoan trong khong khụng vnh xuyn gia ct cn
khoan v ging khoan a mựn khoan t ỏy lờn mt. Nú b nh hng bi cỏc thụng
s trong quỏ trỡnh lm sch: vn tc dung dch trong khong khụng vnh xuyn, trng
Sinh viên: Bùi Ngọc Quyền 2 Lớp: Thiết bị dầu khí K50
Đồ án tốt nghiệp
lng riờng ca dung dch nh hng ti sc y ni v nht ca dung dch
khoan.
Gi mựn khoan trng thỏi l lng
Trong quỏ trỡnh khoan u phi cú quỏ trỡnh tip cn khoan, khi ny ngng
quỏ trỡnh bm dung dch khoan mựn cú th b lng chỡm. Chớnh dung dch khoan ca
vũng tun hon cú tớnh cht lu bin s gi mựn khoan trng thỏi l lng gim hin
tng lng ng mựn lm kt ỏy ging khoan.
Lm mỏt b dng c khoan v gim ma sỏt b khoan cm
Dng c khoan b núng lờn bi nhit ỏy l khoan v ma sỏt c hc ca
choũng khoan v t ỏ chuyn thnh nhit.Tun hon dung dch khoan úng vai trũ
trao i nhit v lm gim ma sỏt gia b dng c khoan v thnh l khoan nh cht
chng ma sỏt hoc cỏc ph gia.
Gia c thnh ging khoan
S thm lc pha lng ca dung dch khoan vo cỏc thnh h thm li mt
lp mng ht keo trờn thnh ging khoan. Lp mng ny gi l v sột. Nú cú tỏc dng
gia c tm thi thnh ging khoan.
Khng ch s xõm nhp t va
Dung dch khoan tỏc ng mt ỏp sut thu tnh lờn thnh. p sut thu tnh
ny ln hn ỏp sut cht lng trong thnh h thỡ cht lng khụng chy vo trong lũng
ging khoan. Dung dch khoan c xem nh l mt i ỏp khng ch ỏp sut ỏy
l khoan.
Tỏc ng nh l mt thụng s khoan
Trong quỏ trỡnh tun hon dung dch khoan, vi ỏp sut ln ca dũng dung
dch ỏy l khoan s tham gia phỏ hu t ỏ ỏy l khoan cựng vi choũng

khoan. iu ny c bit cú tỏc dng phỏ hu t ỏ ln vi choũng khoan cú vũi
phun thu lc.
Truyn cụng sut cho ng c ỏy
i vi b dng c khoan phỏ hu t ỏ bng ng c ỏy nh ng c
turbin v ng c th tớch thỡ dũng dung dch khoan nh hng trc tip n quỏ
trỡnh hot ng ca cỏc loi ng c ny. Lu lng ca dũng dung dch khoan c
phun vo bờn trong ca ca b dng c khoan vi tc ln v ỏp sut cao lm cho
cỏc ng c ỏy hot ng.
Truyn thụng tin a cht lờn b mt
Nh dũng tun hon dung dch khoan m cỏc nh a cht bit c cỏc tng
a cht, tớnh cht hoỏ lớ trong lũng l khoan thụng qua mựn khoan c a lờn trờn
v du vt ca cht lng hay cht khớ c phỏt hin bi b cm bin.
Sinh viên: Bùi Ngọc Quyền 3 Lớp: Thiết bị dầu khí K50
Đồ án tốt nghiệp
* Mỏy bm dung dch khoan l b phn quan trng nht trong quỏ trỡnh tun
hon dung dch khoan. Mỏy bm cn cung cp lu lng dung dch cn thit trong
quỏ trỡnh khoan. Lu lng ca mỏy bm khoan c la chn da vo cỏc thụng s
tiờu chun sau:
- Vn tc nõng dung dch khoan trong khong khụng vnh xuyn gia ging
khoan v ct cn khoan;
- Ra sch dng c khoan;
- Thi gian ti a nõng ht mựn lờn mt;
- Dng dũng chy trong khong khụng;
- n nh thnh ging khoan;
- Khoan bng ng c ỏy.
p lc y ca mỏy bm liờn quan trc tip n tn tht ỏp sut trong h
thng tun hon dung dch, tn tht vi cỏc vũi phun dng c phỏ ỏ, vi s st ỏp
ng c ỏy, vi lu lng v cỏc tớnh cht vt lớ ca dung dch.
Mt iu c bit cn chỳ ý i vi cỏc h thng k c t khoan nụng cho ti
khoan sõu l phi cú 2 h thng bm c lp. Nhng chỳng cú th hot dng luõn

phiờn, cú th mt trong hai mỏy bm d phũng thay mỏy bm kia sao cho dung
dch khoan luụn luụn c tun hon trong ging khoan.
1.3. Cu to v nguyờn lý lm vic ca mỏy bm piston
Bm piston c truyn ng bi ng c diezen hoc ng c in, chuyn
ng quay ca trc ng c c bin i thnh chuyn ng tnh tin ca piston (1)
trong xilanh (2) (hỡnh 1.1) nh h thng thanh truyn tay quay vi hnh trỡnh S =
2R (R - chiu di tay quay).
Xột s trờn (hỡnh 1.1), hai im B
1
, B
2
ca piston tng i vi hai v trớ
C
1
, C
2
ca tay quay. Khi bung lm vic (5) cha y cht lng, nu tay quay t v trớ
C
1
quay theo chiu mi tờn thỡ piston di chuyn t B
2
v phớa trỏi. Th tớch bung (5)
tng dn, ỏp sut p trong ú gim i v bộ hn ỏp sut mt thoỏng b cha p
a
(p < p
a
).
Do ú cht lng t b hỳt qua van (6) vo bung lm vic (5), trong khi ú van y
(4) úng. Khi piston chuyn ng t B
2

B
1
bm thc hin quỏ trỡnh hỳt. Khi tay
quay n v trớ C
1
(piston n v trớ B
1
) thỡ quỏ trỡnh hỳt ca bm kt thỳc.
Sau ú, tay quay tip tc quay t C
1
C
2
, piston i chiu chuyn ng t B
1
B
2
. Th tớch bung lm vic gim dn, ỏp sut cht lng tng lờn, van hỳt (6) b
úng, van y (4) m cht lng chy vo ng y. Quỏ trỡnh piston di chuyn t B
1
B
2
gi l quỏ trỡnh y.
Sinh viên: Bùi Ngọc Quyền 4 Lớp: Thiết bị dầu khí K50
§å ¸n tèt nghiÖp
c
1
c
2
0
B

1
B
2
x
S = 2R
P
a
8
7
6
5
4
3
1
2
11
9
10


l
R
12
Hình 1.1: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bơm piston tác dụng đơn
1. Piston; 2. Xi lanh; 3. Cửa xả; 4. Van xả; 5. Khoang làm việc; 6. Van hút;
7. Cửa hút;8. Bể hút; 9 Thanh truyền; 10. Tay quay;
11. Con trượt; 12. Cần piston.
X: Khoảng cách từ mặt làm việc của bơm đến B
1
.

L: Chiều cao thanh truyền.
R: Bán kính tay quay
φ: Góc giữa tay quay và trục xilanh
β: Góc giữa thanh truyền và trục xi lanh
Như vậy, cứ một vòng quay của tay quay thì bơm thực hiện lần lượt hai quá
trình hút và đẩy liên tiếp. Nếu tay quay tiếp tục quay thì bơm lặp lại quá trình hút và
đẩy. Do đó, quá trình hút và đẩy của bơm piston gián đoạn và xen kẽ với nhau. Một
quá trình hút và đẩy kế tiếp nhau được gọi là một chu kỳ làm việc của bơm
1.3.1. Phân loại
Trong công nghệ khoan thì máy bơm piston được sử dụng để phục vụ cho
công nghệ khoan. Nó có những đặc điểm cơ bản sau:
- Có thể bơm được các loại dung dịch có trọng lượng riêng khác nhau;
- Tạo ra được áp suất lớn;
Theo cách bố trí xi lanh, ta chia làm hai loại:
- Bơm thẳng đứng;
Sinh viªn: Bïi Ngäc QuyÒn 5 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
- Bơm nằm ngang.
Theo cấu tạo piston, ta chia ra:
- Bơm piston đĩa;
- Bơm piston trụ (dùng cho máy bơm có công suất lớn).
Theo lưu lượng, ta chia ra:
- Bơm lưu lượng với: Q < 15 (m
3
/h) ;
- Bơm lưu lượng trung bình với : Q = (15 ÷ 60) (m
3
/h);
- Bơm lưu lượng lớn với: Q > 60 (m
3

/h).
Theo số xi lanh, ta có :
- Loại 1 xi lanh;
- Loại 2, 3 xi lanh;
- Loại 4 xi lanh.
Theo áp suất:
- Bơm áp suất thấp: P < 10 (at);
- Bơm áp suất TB: P = (10 ÷ 20) (at);
- Bơm áp suất lớn: P > 20 (at).
Theo cách tác dụng:
- Bơm tác dụng đơn;
- Bơm tác dụng kép:
+ Bơm một xi lanh tác dụng kép;
+ Bơm hai xi lanh tác dụng đơn.
- Bơm tác dụng ba:
+ Hai xi lanh tác dụng kép;
+ Bốn xi lanh tác dụng đơn.
- Bơm vi sai.
1.3.2. Quy luật chuyển động của bơm piston
1.3.2.1. Quy luật chuyển động của bơm piston tác dụng đơn
Từ hình 1.1 ta có:
x = (R + l) – (Rcosφ + lcosβ) (1.1)
trong đó:
Cosβ = ; sinβ = sinα (1.2)
=>x = ( R + l ) – ( R.cosφ + )
- Vận tốc tức thời của piston:
Sinh viªn: Bïi Ngäc QuyÒn 6 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
V = = ω (1.3)
(với φ = ωt )

=> V = Rω( sinφ + sin
2
φ) (1.4)
- Tốc độ lớn nhất của piston :
V
max
= Rω(l + ) (1.5)
- Gia tốc của piston :
a = = Rω
2
(cosφ - sin
2
φ) (1.6)
Nếu ta bỏ qua ảnh hưởng của góc β (β = 0), nghĩa là coi thanh truyền dài vô
hạn hay l = ∞. Lúc này ta có:
x = R (1 - cosφ)
v = R ωsinφ
a = Rω
2
cosφ (1.7)
Từ công thức (1.7) ta thấy gia tốc của piston thay đổi theo quy luật cosin và
đạt giá trị cực đại tại các điểm chết.
Trong thực tế, người ta hay dùng tốc độ trung bình của bơm piston.
Tốc độ trung bình của piston được tính theo công thức sau:
V
tb
= = = (m/S) (1.8)
1.3.2.2. Quy luật chuyển động của bơm piston tác dụng kép
Bơm piston tác động kép cũng được truyền động bởi động cơ diezen hoặc
động cơ điện, chuyển động quay của trục động cơ được biến đổi thành chuyển động

tịnh tiến. Khi piston chuyển động từ B
2
đến B
1
, thì khoang B
2
thực hiện hành trình
giống như bơm tác dụng đơn. Khi đó khoang B
1
thực hiện quá trình đẩy, đến vị trí
điểm chết của B
1
thì kết thúc quá trình hút của khoang B
2
và đẩy của khoang B
1
. Quá
trình ngược lại, khi piston đi từ B
1
đến B
2
khoang B
1
sẽ hút và khoang B
2
thực hiện
quá trình đẩy. Như vậy mỗi một vòng quay của trục chính thì bơm thực hiện được hai
lần đẩy và hai lần hút. Nếu tay quay tiếp tục quay thì bơm lặp lại quá trình hút và đẩy
như cũ.
Sinh viªn: Bïi Ngäc QuyÒn 7 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50

Đồ án tốt nghiệp
8
3
6
1
4
2
7
5
4
6
B
1
B
2
S = 2R
11
10
9
R
Pa
Hỡnh 1.2: S nguyờn lý lm vic bm piston tỏc dng kộp
1. Cn piston; 2. Xi lanh; 3. Ca hỳt; 4. Van x; 5. Piston; 6. Van hỳt; 7. Ca x;
8. B hỳt; 9. Tay quay; 10. Thanh truyn; 11. Con trt;
1.3.3. Ct ỏp ca bm piston

Hỡnh 1.3: S tớnh toỏn ct ỏp
Sinh viên: Bùi Ngọc Quyền 8 Lớp: Thiết bị dầu khí K50
Z
A

Z
B
P
B
, V
B
P
A
, V
A
B
B
A
A
§å ¸n tèt nghiÖp
Khả năng truyền năng lượng của bơm với dòng dung dịch được thể hiện bằng
sự chênh lệch năng lượng đơn vị của dòng dung dịch ở hai mặt cắt trước sau của máy
bơm.
Ta có năng lượng đơn vị tại mặt cắt (A - A):
l
A
= + + Z
A
(1.9)
Năng lượng đơn vị tại mặt cắt ( B - B) :
l
B
= + + Z
B
(1.10)

Trong đó
: Áp suất dòng chảy tại mặt cắt ( A - A ), (B - B);
V
A
; V
B
: Vận tốc dòng chảy tại mặt cắt ( A - A), (B - B);
α: Hệ số điều chỉnh động năng.
γ: Trọng lượng riêng của chất lỏng bơm.
=> Độ chênh lệch năng lượng hai mặt cắt ( A - A), (B - B ) là:
∆
l = l
A
– l
B
= + + (Z
B
- Z
A
) (1.11)
- Nếu
∆
l > 0: Thì chất lỏng được máy cung cấp cho năng lượng. Hay là máy
thực hiện quá trình bơm, máy thuỷ lực gọi là máy bơm.
- Nếu
∆
l < 0: chất lỏng truyền năng lượng cho máy thuỷ lực, máy gọi là động
cơ thuỷ lực.
Gọi H = l
B

- l
A
là cột áp của máy thuỷ lực (máy bơm). Ta có định nghĩa: Cột áp
H của máy bơm là năng lượng đơn vị (tức năng lượng) trọng lượng chất lỏng của
chất lỏng trao đổi được với máy thuỷ lực.
H =
γ
PP
V
A
V
B
−
+ + (Z
B
- Z
A
) (m ) (1.12)
Gọi thành phần thế năng đơn vị là cột áp tĩnh:
H
t
= + Z (m) (1.13)
Gọi thành phần động năng đơn vị là cột áp động:
Sinh viªn: Bïi Ngäc QuyÒn 9 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
H
đ
= (m) (1.14)
=> H = H
t

+ H
đ
(mét cột nước) (1.15)
1.3.4. Lưu lượng
Lưu lượng (Q) là lượng chất lỏng chảy qua máy bơm trong một đơn vị thời
gian.Ta có công thức:
Q = Vn ( m
3
/h) (1.16)
trong đó:
n: Số chu kỳ làm việc của bơm trong phút (vòng/phút)
V: Thể tích làm việc của bơm trong một chu kỳ.
1.3.4.1. Lưu lượng lý thuyết trung bình (Q1)
Thể tích làm việc trong một chu kỳ:
- Với bơm piston tác dụng đơn:
V = FS (m
3
) (1.17)
- Với bơm piston tác dụng kép:
V = S( 2F – f ) (m
3
) (1.18)
S: Hành trình của piston(dm);
F: Diện tích mặt làm việc của piston;
F = ( dm
2
) (1.19)
f : Diện tích mặt cắt cần piston;
f = ( dm
2

)
d : Đường kính piston.
Vậy ta có lưu lượng của:
- Bơm piston tác dụng đơn:
Q
1
= = (m
3
/s) (1.20)
- Bơm piston tác dụng kép:
Q1 = (m
3
/s) (1.21)
1.3.4.2. Lưu lượng thực tế trung bình
Sinh viªn: Bïi Ngäc QuyÒn 10 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
Lưu lượng thực tế bao giờ cũng nhỏ hơn lưu lượng lý thuyết vì một số nguyên
nhân sau đây:
- Bộ làm kín và hệ thống van của bơm không đảm bảo tuyệt đối kín trong quá
trình làm việc;
- Sự đóng - mở chậm của hệ thống van hút và đẩy trong quá trình hút và đẩy
kế tiếp nhau tiếp theo;
- Không khí lọt vào bơm.
Vì vậy lưu lượng thực trung bình của bơm piston là:
Q =

η
Q
Q
1

(1.22)
với S: Hành trình của piston (dm);
η
Q
: Hiệu suất lưu lượng của bơm;
η
Q
: phụ thuộc vào những nguyên nhân trên;
η
Q
= 0.85 ÷ 0.9 đối với bơm cỡ nhỏ (có đường kính piston D < 150
mm);
η
Q
= 0.9 ÷ 0.95 đối với bơm cỡ vừa (D ≈ 150 ÷300 mm);
η
Q
= 0.95 ÷ 0.98 đối với bơm cỡ lớn (D > 300 mm).
1.3.4.3.Lưu lượng tức thời
* Đối với bơm tác dụng đơn:
Lưu lượng của bơm tại một thời điểm bất kỳ:
Q = Fv (m
3
/h) (1.23)
v: Vận tốc tức thời của dòng chất lỏng trong bơm;
φ: Góc quay của tayquay;
F: Diện tích của piston;
l: Chiều dài của thanh truyền;
x:Khoảng cách từ mặt làm việc của piston đến vị trí giới hạn B
2

.
Nếu chiều dài của thanh truyền lớn hơn nhiều chiều dài của tay quay - hay với
R/l = 0.1 thì có:
x ≈ C
2
T = R – RCosφ (1.24)
x = R (1- cosφ) (1.25)
(trong đó φ =ωt với ω - vận tốc góc, t - thời gian).
Có vận tốc góc tức thời của piston là:
v = (1.26)
v = ωsinφ (1.27)
Sinh viªn: Bïi Ngäc QuyÒn 11 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
§å ¸n tèt nghiÖp
Vậy lưu lượng tức thời của bơm tác dụng đơn là:
Q = FωRsinφ. (1.28)
Có lưu lượng tức thời của bơm là một đồ thị hàm sin (hình vẽ), nên có :
- Giá trị cực đại:
Q
max
= FωR khi φ= л/2
- Giá trị cực tiểu:
Q
min
= 0 khi ω = 0.
Hình 1.4: Sơ đồ dao
động lưu lượng của
bơm piston tác
dụng đơn
Bằng cách
lập luận tương tự như

trên, ta có thể xác định
biểu đồ lưu lượng tức thời Q = f( ) của bơm piston tác dụng kép (hình 1.5).
2F

R
(2F-f)

R




ành trình tíên
0
Q
Q
Q
max

ành trình lùi
phía không cân
phía có cân

/2

3

/2
Hình 1.5: Sơ đồ dao động lưu lượng của bơm tác dụng kép

Qua đồ thị của bơm tác dụng đơn và tác dụng kép ta thấy lưu lượng của bơm
dao động trong phạm vi lớn. Để lưu lượng đều hơn (dao động ít hơn), nên sử dụng
bơm tác dụng ba lần hoặc bốn lần. Biểu đồ lưu lượng của bơm tác dụng 3 lần hoặc 4
Sinh viªn: Bïi Ngäc QuyÒn 12 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50

(rad)
Q
max
Q



R

R

/2

Q
0
Đồ án tốt nghiệp
ln cú th xõy dng bng cỏch cng cỏc biu lu lng ca cỏc bm n v cỏc
bm kộp (hỡnh 1.6).
Q
Q
0
Q
min
Q
Q

max
Q
max
Q
min

2


2



Hỡnh 1.6: S dao ng lu lng ca bm piston tỏc dng 3 ln v 4 ln
Qua cỏc biu lu lng, cú th nhn thy bm piston tỏc dng 3 ln cú lu
lng u nht. Trong thc t, ớt s dng bm cú tỏc dng ln hn 4 ln.

1.3.4.3.iu chnh lu lng ca bm piston
Lu lng ca bm c iu chnh bng bn phng phỏp sau:
- Thay i s vũng quay ca trc ng c, hay chớnh l thay i chu k lm
vic ca bm trong mt n v thi gian.
- iu chnh khoỏ (tit lu) thỏo bt cht lng t bung y v bung hỳt
ca bm.
- Thay i chiu di ca hnh trỡnh piston bng cỏch thay i chiu di lm
vic ca tay quay hoc thanh truyn trong quỏ trỡnh lm vic bng cỏc c cu c
bit.
1.3.5. Hiu sut
nh ngha: ỏnh giỏ mc tn tht nng lng trong quỏ trỡnh mỏy bm
trao i nng lng vi cht lng.
=

Q

TT

C
(1.29)
trong ú:

C
: Tn tht do ma sỏt ca cỏc b phn c khớ trong mỏy gi
l tn tht c khớ;

Q
: Tn tht lu lng;

TT
: Tn tht thu lc.

TT
la tụn thõt cụt ap cua dong chay qua may. Nhng do ụng nng cua cac
phõn t chõt long nho, co tụn thõt tng ụi nho
TT
1
1.3.6. Cụng sut thu lc
nh ngha: L cụng sut xõy lu lng Q lờn n ct ỏp H trong mt n
v thi gian, gi l cụng sut thu lc (cụng sut cú ớch).
Sinh viên: Bùi Ngọc Quyền 13 Lớp: Thiết bị dầu khí K50
Đồ án tốt nghiệp
N
TT

= QH (w). (1.30)
Cụng sut ng c:
N
c
= (w). (1.31)
Nú l cụng sut lm vic liờn tc ca mỏy.
1.3.7. ng c tớnh ca bm piston
Cng nh cỏc mỏy thu lc khỏc, mỏy thu lc th tớch núi chung v bm
piston núi riờng cng cú cỏc ng c tớnh th hin c im v kh nng l vic
ca mỏy.
* Hỡnh di biu din ng c tớnh lm vic c bn ca mỏy piston H =
f(Q) vi hai s vũng quay lm vic khỏc nhau n
2
> n
1
Q
H
0
R
G
L
A
C
B D
n
2
> n
1
n
1

Hỡnh 1.7: ng c tớnh lý thuyt ca bm piston
Theo lý thuyt ca mỏy thu lc thỡ th tớch ct ỏp ca mỏy khụng ph thuc
vo lu lng. Nờn ng c tớnh lý thuyt ca bm piston cng nh i vi mỏy
thu lc th tớch khỏc biu din bi cỏc ng song song vi trc tung (OH) ng vi
lu lng khụng i (ng AB,CD).
Nhng ng c tớnh thc nghim ca bm thỡ khụng hon ton nh vy.
Chỳng c biu din bi cỏc ng AG v CR. Theo ng ny ta thy khi ct ỏp
(ỏp sut) ca bm tng lờn thỡ lu lng cú gim i. S d xy ra iu ú la do ỏp
sut tng thỡ tn tht lu lng (do cht lng rũ r qua b phn lút kớn) tng lm lu
lng thc t ca bm gim.
Sinh viên: Bùi Ngọc Quyền 14 Lớp: Thiết bị dầu khí K50
Đồ án tốt nghiệp
Nu ỏp sut lm vic quỏ ln thỡ lu lng ca bm cú th mt hon ton do
rũ r hoc phi m van an ton x cht lng v b hỳt. Ap sut v lu lng c
biu din bng on GL, im G ng vi thi im van an ton bt u c m.
S chờnh lch gia ng c tớnh ct ỏp lý thuyt v thc nghim cụng ln
khi s vũng quay n cụng ln, vỡ khi ú s tn tht lu lng khụng ch rũ r m cũn
do s úng m cỏc ca van y v hỳt khụng kp thi lm gim lu lng thc t ca
bm.
* i vi mỏy thu lc th tớch khi cú s vũng quay n = const, thng biu
din cỏc con s lm vic theo ct ỏp H, Vỡ khi lu lng Q lm vic khụng i thỡ
vic iu chnh ch lm vic ca cỏc loi mỏy ny thng c thc hin bng
cỏch thay i ỏp sut lm vic.
N,Q,

n = const

Q
N
H

Hỡnh 1.8: ng c tớnh lm vic ca bm
* ng c tớnh xõm thc ca bm piston theo hai s vũng quay khỏc nhau
n
1
n
2
: ng c tớnh xõm thc cho bit kh nng lm vic bỡnh thng (khụng xy
ra xõm thc) ca bm ng vi s vũng quay khụng i.
Cỏc im k
1,
k
2
l cỏc im gii hn phm vi lm vic an ton ca bm ng vi
cỏc tr s ỏp sut chõn khụng gii hn H = H
ck
. Nu chõn khụng trong bm vt
quỏ gii hn thỡ bm s lm vic trong tỡnh trng b xõm thc.
T ng c tớnh xõm thc, ta cú th xỏc nh chiu cao ng hỳt cho phộp
ca bm theo cụng thc:
[Z
h
] = [H
ck
] - h
h
(1.32)
Sinh viên: Bùi Ngọc Quyền 15 Lớp: Thiết bị dầu khí K50
Đồ án tốt nghiệp
Hinh 1.9 : ng c tinh
cua may bm piston xõm thc

Q0
Q0/2
Q
0
H
P0
P0/2
P1
1
2
N
1
N
0
a
Hinh 1.10: ng c tinh ghep bm piston
1.3.8. Hin tng xõm thc
nh ngha: L hin tng xut hin cỏc bt khớ hi trong dũng cht lng do
nguyờn nhõn gim ỏp ti mt giỏ tr gii hn no ú. Thụng thng giỏ tr ny l ỏp
sut hi bóo ho.
* Cỏc bt khớ trong cht lng cú th theo hai con ng:
- Chỳng c hỡnh thnh t dũng cht lng húa hi cc b trong dong chy
khi ỏp sut hi cc b mt ni no ú nh hn ỏp sut hi bóo hũa.
- Cỏc bt khớ hũa tan trong cht lng (hoc lt t ngoi vo do mt nguyờn
nhõn no ú) l tỏc nhõn y nhanh hn s xut hin cỏc bt khớ xõm thc.
Sinh viên: Bùi Ngọc Quyền 16 Lớp: Thiết bị dầu khí K50
Q
Kgh
n
2

= const
n
1
= const
k
2
k
1
Đồ án tốt nghiệp
* Sau khi cỏc bt khớ xut hin chỳng s b dũng cht lng cun vo nhng
vựng cú ỏp sut P > P
bh
, cỏc bt khớ ny s b tỏch ra thnh nhng git cht lng nh
hn nhiu so vi th tớch ca bt khớ. Nh vy trong dũng chy s hỡnh thnh cỏc
khong trng cc b thu hỳt cỏc phn t cht lng xung quanh nú vi tc rt ln
lm cho ỏp sut ti ú t ngt tng lờn rt cao, ỏp sut cc b rt ln lm n b mt
kim loi, phỏ hy cỏc b phn lm vic ca mỏy.
Khi xy ra hin tng xõm thc dũng chy trong mỏy b dỏn on gõy nờn
ting ng bt thng lm mỏy b rung nhiu, lu lng, ct ỏp, hiu sut ca mỏy b
suy gim nghiờm trng. Hin tng xõm thc thng xy ra cỏc b phn ca mỏy
cú ỏp sut nh, nhit cao, nht l nhng ni cht lng cú vn tc, ỏp sut thay
i t ngt.
1.3.9. Mt s ỏnh giỏ v bm piston
Vi nhng c tớch k trờn cho ta thy: tớnh cht dao ng ca lu lng v ỏp
sut, õy l c tớnh ca bm piston. Tớnh cht ú lm tng tn tht thu lc, gõy
chn ng v nu bm lm vic trong h thng ng di cú th xut hin va p thu
lc lm hng cỏc b phn ca bm v ca h thng. Trong trng hp nhiu bm
cựng lm vic trong h thng, cú th gõy ra hin tng cng hng lm biờn dao
ng ca ỏp sut trong h thng tng lờn rt ln.
Do vy cn cú bin phỏp hn ch tớnh cht khụng n nh ca dũng chy trong

bm piston. Sau õy l ba bin phỏp thụng dng:
* Dựng bm tỏc dng hai chiu (tỏc dng kộp)
* Dựng bỡnh n ỏp:
+ Bỡnh n ỏp hỳt
Khi bm piston lm vic, hnh trỡnh hỳt ca nú s to ra ỏp sut chõn khụng P
h
< P
a
(ỏp sut mt thoỏng ca cht lng b cha) trong khong khụng gian gia
xilanh - piston, trong ng ng hỳt v c trong bỡnh iu hũa hỳt. Lỳc ú cht lng
t b cha s i vo ng ng hỳt v mt phn vo bỡnh iu hũa hỳt, mt phn vo
khoang trng ca xilanh-piston. trong bỡnh iu hũa hỳt luụn tn ti mt ỏp sut
chõn khụng P
h
no ú trong sut quỏ trỡnh lm vic ca bm, do ú nú luụn lu gi
c mt lng cht lng nht nh. nhng hnh trỡnh hỳt k tip ca bm piston,
lng cht lng ny kp thi b sung vo khong trng ca xilanh - piston do chỳng
gn hn nờn quỏn tớnh nh hn. iu ú gúp phn lm n nh dũng chy ca cht
lng trờn ng hỳt ca bm. Cỏc tớnh toỏn v thc nghim u cho thy rng bỡnh
iu hũa hỳt cng ln v cng gn bm cng tt. Vic t bỡnh iu hũa trờn ng
Sinh viên: Bùi Ngọc Quyền 17 Lớp: Thiết bị dầu khí K50
§å ¸n tèt nghiÖp
hút cho phép tăng thêm chiều cao hút, tăng số vòng quay làm việc của bơm, đồng
thời giảm đáng kể dao động áp suất trong quá trình hút
+ Bình ổn áp đẩy
Khi bơm làm việc, ở hành trình đẩy (nén), một phần lưu lượng (phần lớn hơn
lưu lượng trung bình) của bơm đi vào bình điều hòa đẩy và được tích lũy ở đây, làm
nén phần không khí ở phía trên, tạo nên áp suất lớn. Khi van đẩy đóng lại, nhờ đặc
tính giản nở của khối không khí có áp suất lớn đó, nên chất lỏng được đẩy ra đường
ống đẩy. Nhờ vậy, dao động về lưu lượng và áp suất trên đường ống đẩy giảm đi,

dòng chảy của chất lỏng ổn định hơn. Cũng như bình điều hòa hút, bình điều hòa đẩy
có tác dụng làm giảm lực quán tính trong ống đẩy của bơm vì lực này chỉ còn xuất
hiện trên một đoạn ngắn từ bình đến bơm. Tuy nhiên, để bình điều hòa đẩy có tác
dụng, cần phải đảm bảo một lượng không khí cần thiết nhất định ở phía trên bình.
Trong thực tế, người ta thường chế tạo những bình điều hòa đẩy có màng ngăn đàn
hồi được để ngăn cách phần không khí phía trên với chất lỏng công tác, và phần
không khí này được duy trì ở một áp suất nhất định, khoảng bằng ½ áp suất làm việc
của bơm.
*Dùng bơm ghép
Sinh viªn: Bïi Ngäc QuyÒn 18 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
Đồ án tốt nghiệp
CHNG 2
CU TO V NGUYấN Lí LM VIC CA MY BM KHOAN PISTON
YH-600
2.1. Khỏi nim
Mỏy bm dung dch khoan YH-600 l mỏy bm dựng bm dung dch
khoan xung ỏy ging khoan trong quỏ trỡnh khoan lm quay cỏnh tuabin (i vi
khoan bng tuabin) v choũng khoan, ng thi y mựn khoan (cỏc loi t ỏ b
phỏ hy) lờn trờn to thnh dũng tun hon dung dch. Mỏy bm YH-600 cú th
bm c dung dch xung ỏy ging khoan cú chiu sõu 5000 (m).
Ngoi vic bm dung dch lm quay chũong khoan v y mựn khoan nú cũn
cú tỏc dng bm dung dch xung lũng ging khoan thau ra ging khoan (cụng
ngh bm ra).
2.2. c tớnh k thut ca bm YH-600
2.2.1. Cỏc thụng s k thut ca bm
- Cụng sut: 600kW
- Cụng sut cú ớch 450 kW
- Khong chy ca piston 400 mm
- ng kớnh trc u ca piston 70 mm
- S hnh trỡnh ca piston/phỳt n = 65

- Tc vũng quay ca trc ch ng 320v/ph
- p sut ca vo khụng nh hn 0,2 kg/cm
2
(i vi dung dch khoan)
0,15 kg/cm
2

( i vi nc )
- Dng van Loi van a
- u thy lc bm cú ng kớnh 196,85
10,2
- cụn l lp ci van 1 : 6
- Loi van an ton Kiu mng
- Bỡnh n ỏp K-70-2504 mng cao
su riờng bit
- Th tớch khớ trung bỡnh n ỏp 70 dm
3
-
p lc trung bỡnh n ỏp 90 kg/cm
2
- p sut lm vic ti a ca ca bỡnh n ỏp 200 kg/cm
2
Sinh viên: Bùi Ngọc Quyền 19 Lớp: Thiết bị dầu khí K50
Đồ án tốt nghiệp
- Loi dõy ai
- S dõy ai 18
- Kớch thc bm (dixrngxcao) 5100 x3000x 3305
- Trng lng mỏy (khụng cú du bụi trn) 25.156 kg
2.2.2 Cỏc thụng s k thut ng vi tng loi ng kớnh xilanh
c tớnh lm vic ca bm pistonYH-600: vi mi cp ng kớnh xilanh

khỏc nhau thỡ bm s lm vic theo nhng ch khỏc nhau v lu lng v ct ỏp.
ng kớnh xi lanh cng nh thỡ din tớch bung lm vic cng nh khi ú lu lng
ca bm s gim v ct ỏp ca bm s tng. Ngc li ng kớnh ca bm tng khi
ú lu lng ca bm tng v ct ỏp ca bm s gim. iu ny c th hin rt rừ
qua bng c tớnh lm vic ca mỏy bm
Bng 2.1: Cỏc thụng s k thut ng vi tng loi ng kớnh xilanh
ng kớnh
xi lanh (mm )
Lu lng bm
khụng nh hn
M
3
/h (l/s)
p sut bm
khụng nh hn
Mpa- KG/cm
ng kớnh l van
an ton (mm)
200 184 (51,9) 10.0 (100) 58,9
190 164 - (45,7) 11,5 (115) 48,5
180 151 (42) 12,5 (125) 42,0
170 130 (36) 14,5 (145) 35,4
160 113 (31,5) 16,5 (165) 30,1
150 99 ( 27,5) 19,0 (190) 25,3
140 84 (23,3) 22,5 (225) 20,7
Sinh viên: Bùi Ngọc Quyền 20 Lớp: Thiết bị dầu khí K50
§å ¸n tèt nghiÖp
130 71 – (19,7) 25,0 – (250) 19,3
2.3. Cấu tạo của máy bơm YHЬ – 600
Máy bơm YHЬ – 600 được cấu tạo gồm 7 bộ phận chính sau:

1. Bình điều hòa 4. Phần dẫn động
2. Phần thủy lực 5. Hệ thống bôi trơn ổ
3. Hệ thống bôi trơn ty bơm 6. Giá máy
7. Bánh đai
Hình a
Sinh viªn: Bïi Ngäc QuyÒn 21 Líp: ThiÕt bÞ dÇu khÝ K50
Đồ án tốt nghiệp
Hỡnh b
Hỡnh 2.1 (a,b): S tng th mỏy bm Yh-600
2
3
4
5
67
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Hỡnh 2.2: S ụ truyn ng ca mỏy
1. Bỏnh ai; 2. Trc ch ng; 3. Trc biờn; 4. Tay biờn; 5. Con trt;
6,7,12,13. Van hỳt; 8,9,10,11. Van x; 14. Van an ton; 15. Bỡnh n ỏp; 16. ng
Sinh viên: Bùi Ngọc Quyền 22 Lớp: Thiết bị dầu khí K50
Đồ án tốt nghiệp

2.3.1. Phn thy lc

A
1
2
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
Caa
Hỡnh 2.3: Cu to cm thy lc
Bng 2.2: Cỏc chi tit cu to cm thy lc
1. Hp tip nhn 14. ng lút 28. Giong lm kớn
2. Vũng chn 15. ấcu 29. Phn thu lc
3. m kớn 16. ng dn 30. Giong lm kớn
4. m kớn 17. m lm kớn 31. c vớt
5. Giong lm kớn 18. ai c 32. ai c
6. ng lút 19. Giong lm kớn 33. Mt bớch ra
7. Vũng m 20. m lm kớn 34. Bulụng
8. Bulụng 21. c vớt 35. Vnh cao su
9. Bulụng 22. Np 36. ai c hóm
10. Np xylanh 23. Van an ton 37. Ty piston
Sinh viên: Bùi Ngọc Quyền 23 Lớp: Thiết bị dầu khí K50
Đồ án tốt nghiệp
11. Piston 24. Vũng m 38. Ty trung gian
12. ấcu 25. Mng n hi 39. Vũng nh tõm
13. ấcu hóm 26. V trc 40. Khung mỏy
27. Bớch ni 41. Xilanh
Phn thy lc cu to gm cỏc b phn chớnh nh: cm xilanh - piston, van,

ng hỳt, ng y, bỡnh iu ho.
Cu to phn thu lc gm hai khoang thu lc riờng bit trỏi v phi. Phớa
di c lp vi hp tip nhn (1) v c lm kớn vi nhau bi giong (5). Phớa
trờn c lp vi v trc (26) v c lm kớn bng giong (28), van an ton (23)
c ni vi ng dn (16) vo hp tip nhn (1).
Khi bm lm vic, piston (11) dch chuyn trong xilanh (41). Lỳc ny xy ra
quỏ trỡnh hỳt v y cht lng nh hnh trỡnh kộp ca piston nờn trong mi xilanh
thc hin hai ln hỳt v hai ln x.
Hp thu lc (29) c c nh trờn khung mỏy (40) nh ai c vớt cy (34),
c nh tõm trong khung l ca khung mỏy bng vũng nh tõm (39), vũng ny
c ộp vo l ca phn thu lc. Trong hp thu lc (29) cú lp t v bc (13) cú
tỏc dng lm kớn ty piston, ng thi l ca chn ca xilanh (41). V bc (13) (hỡnh
2.8-tr30) v hp thu lc (29) c hn kớn vi nhau bng vũng m (1), giong (2)
v vũng m (3). Tt c c nộn cht vi ng lút (10) bng ai c (4) (hỡnh 2.8-
tr30).
Trong mi khoang thu lc (khoang trỏi v khoang phi) ca phn thu lc cú
t cỏc xilanh (41) cú th thay th c. Xilanh ny c c nh bi ng bc (14)
c t bờn trong ng lút (6). ng lút ny cú nhim v nộn hai vũng m kớn (3) v
(4) lm kớn gia ng kớnh ngoi ca xilanh v thõn hp thu lc nh lc vn
ca bulụng (8) nm trờn np xilanh (10). Gia ng kớnh ngoi ca xilanh v hp
thy lc (29) cú t vũng chn (2) cú cỏc rónh trong v ngoi, ng thi l khoan
xuyờn tõm thụng vi l A nm phớa di ca phn thy lc. Khi m lm kớn (3) v
(4) b hng , cht lng bm s chy qua l A ra, bỏo hiu cho ngi vn hnh bit
phi thay m (3), (4) hoc vn cht li m lm kớn. Trong xilanh (41) cú piston (11)
t chuyn qua li. Piston ny c ộp cht lờn ty piston (37) nh ờcu (12) v ờcu
hóm (13).
Ty piston (37) c lm kớn bng b lm kớn ,b lm kớn (hỡnh 2.8 tr 30) ny
c cu to gm bn vũng giong (9), hai ng lút (7), mt vũng m bng cao su
(11) v vũng m (8) c lm kớn bng gang. B lm kớn ny c xit cht qua
ng lút (5) nh ecu (6) vn trờn v bc (13).

Sinh viên: Bùi Ngọc Quyền 24 Lớp: Thiết bị dầu khí K50
Đồ án tốt nghiệp
Ty piston (37) c vn bng ren cụn vi ty trung gian (38) cú lp tõm vnh cao
su (35) dựng bo v phn dn ng ca bm khi b dung dch bn vo.
Khi bm lm vic, trong mi khoang thu lc u thc hin quỏ trỡnh hỳt v x
thụng qua bn van thu lc, gm: hai van hỳt v hai van x. Cỏc van ny cú tỏc dng
ngn khoang cú ỏp sut cao v ỏp sut thp, vỡ vy chỳng cú cu to gm (hỡnh
2.10 tr32): nỏp van (1), giong lm kớn (2) v (3), ng dn hng (4), xupỏp (5), lũ
xo(6), ờcu (7), m lm kớn (8) v van (9).
Trong quỏ trỡnh van lm vic, m lm kớn (8) cú tỏc dng bt kớn van ng thi
lm gim lc y ca xupỏp (5) xung mt van (9) v bo v an ton cho b mt
ca ờcu (7). Lũ xo (6) cú nhim v úng m van. Np van (1) c lm kớn bng
giong (2) v (3), chỳng c nộn cht bng np van (1) nh inh vớt (31). inh vớt
(31) c vn vo mt bớch ren (33) nm trờn hp thu lc (29) bng mi hai cht
ch M30 v cỏc ai c (32). Trờn cỏc mt bớch ren (33) cú cỏc rónh ta cú th phỏt
hin dung dch rũ r ra ngoi. Hin tng rũ ny xy ra khi giong lm kớn (30) b
mũn hoc c vớt (31) vn cha cht.
Trờn v trc (26) cú lp van an ton (23). Van an ton (23) c lm kớn vi v
trc (26) bng gong lm kớn (vũng cao su) (19) cú tit din ln. Trong van an ton
(23) cú lp mng n hi (25), mng ny cng c lm kớn bng m lm kớn (20).
Van an ton (23) c van ni vi hp tip nhn (1) nh ai c (18) v m lm kớn
(17).
Khi ỏp sut lm vic cao hn ỏp sut gii hn ca mng (25) thỡ mng s b
rỏch v dung dch s chy v hp tip nhn (1) (ng hỳt) thụng qua ng dn (16).
2.3.1.1.Cu to cm xilanh piston
Sinh viên: Bùi Ngọc Quyền 25 Lớp: Thiết bị dầu khí K50